Världens minsta trådlösa hjärnimplantat

Tre laboratorier, tre metoder, ett mål: att koppla loss hjärnan

I artiklar publicerade mellan november och december 2025 beskrev forskarlag vid Cornell, Columbia/Stanford/UPenn och MIT tre vitt skilda vägar mot trådlösa, minimalinvasiva hjärngränssnitt. Vid Cornell och Nanyang Technological University presenterade forskare MOTE, en optoelektronisk enhet i mikroskala som bokstavligen är mindre än ett saltkorn och som registrerade neurala spikar hos möss under mer än ett år. Vid Columbia och dess kliniska samarbetspartners avtäckte ingenjörer BISC, ett papperstunt kiselimplantat som rymmer tiotusentals elektroder och en trådlös länk på 100 megabit. Och vid MIT presenterade forskare ”circulatronics”: hybrider mellan celler och elektronik som kan färdas genom blodomloppet, korsa den intakta blod–hjärnbarriären och själv-implanteras vid en målplats för att ge fokuserad elektrisk stimulering. Varje projekt tacklar en specifik flaskhals – storlek, bandbredd eller kirurgisk risk – och tillsammans illustrerar de hur mångfaldiga de tekniska valen är när man försöker placera elektronik intill neuroner.

Extrem miniatyrisering: MOTE

I laboratorietester placerades enheten på eller injicerades i mössens barrel-kortex och registrerade tillförlitligt både spikar från enskilda neuroner och bredare synaptisk aktivitet under ett års tid, samtidigt som minimal ärrbildning uppstod. Teamet applicerade atomtunna skyddsbeläggningar under tillverkningen för att bromsa korrosion i hjärnans vätskemiljö, och de noterar att enhetens material kan vara kompatibla med MRT – en betydande praktisk fördel för framtida kliniskt arbete. MOTE-artikeln publicerades i Nature Electronics och är viktig eftersom den demonstrerar kronisk, sladdlös registrering i en skala som är mycket mindre än vad man tidigare trott var möjligt.

Kortikala chip med hög bandbredd och papperstunn profil: BISC-plattformen

BISC-designen på ett enda chip innehåller 65 536 elektroder, 1 024 inspelningskanaler och mer än 16 000 stimuleringskanaler, plus integrerade radioenheter och strömhantering. I publicerade tester demonstrerade systemet en relästation som överbryggar implantatet till externa datorer med en ultrabredbandig radiolänk kapabel till omkring 100 Mbps – en genomströmning som är flera storleksordningar högre än hos de flesta trådlösa BCI:er idag. Denna bandbredd är det som gör BISC attraktivt för klinisk neuroprotesik och för att länka samman kortikal populationsaktivitet med avkodare för maskininlärning. Implantatet tillverkades med etablerade processer för halvledarproduktion, och teamet har redan påbörjat korta intraoperativa studier på människor och knoppat av ett startup-bolag för att kommersialisera enheten.

Icke-kirurgisk leverans: MIT:s circulatronics

Forskarna testade circulatronics i möss och visade målsökning till inflammerade hjärnområden och lokal stimulering med mikronprecision, samtidigt som man undvek den vävnadsskada och de immunattacker som ofta drabbar större implantat. Arbetet publicerades i Nature Biotechnology och stakar ut en möjlig icke-kirurgisk väg till miljontals mikroskopiska stimuleringsplatser, med uppenbara implikationer för behandling av fokal inflammation, glioblastom eller diffusa lesioner som är svåra att nå kirurgiskt.

Strömförsörjning, kommunikation och immunsystemet: avvägningarna som definierar fältet

När man jämför de tre plattformarna kan skillnaderna kokas ner till ett fåtal centrala tekniska avvägningar. Strömförsörjning och telemetri dominerar designen: MOTE använder utsänt ljus för både energi och optisk utgående signalering, vilket möjliggör den minimala storleken på bekostnad av begränsad datahastighet och djupgenomträngning. BISC använder integrerad radio och ett externt relä för att uppnå mycket hög datagenomströmning och integrerad stimulering, men det kräver placering i subduralrummet och ett bärbart relä. Circulatronics kringgår kirurgi helt genom att åka snålskjuts på celler för att transportera elektronik, men det kräver noggrann biologisk ingenjörskonst för att kontrollera vart enheterna tar vägen och hur de beter sig när de väl kommit fram.

Biokompatibilitet är en annan axel. Hjärnans vätskor korroderar elektronik och framkallar immunsvar; teamen använder olika motåtgärder – atomtunna skyddsbeläggningar för MOTE, flexibla konforma substrat för BISC och kamouflage av levande celler för circulatronics. Varje strategi för med sig nya osäkerhetsfaktorer: pyttesmå enheter som undgår spårning, det långsiktiga ödet för injicerade hybrider eller oväntade interaktioner med avbildningsmodaliteter och annan medicinsk utrustning.

Kliniska vägar, kommersialisering och regulatoriska hinder

Alla tre projekten är utpräglat translationella men står inför olika regulatoriska och kommersiella utmaningar. BISC:s användning av etablerad halvledartillverkning och dess subdurala kirurgiska insättning passar naturligt in i befintlig reglering av implantat och neurokirurgiska arbetsflöden, vilket underlättar steget mot kliniska prövningar. Cornells MOTE är många steg längre ifrån mänsklig användning: kroniska registreringar på möss är uppmuntrande, men att skala upp optisk strömförsörjning och datainsamling genom mänskliga kranier förblir ett tekniskt hinder. MIT:s circulatronics-koncept är det mest banbrytande av de tre ur ett kliniskt perspektiv – då det ersätter kraniotomi med en injicerbar väg – men det kommer också att locka till sig mest regulatorisk granskning eftersom det avsiktligt korsar blod–hjärnbarriären och använder levande celler som transport.

Kommersiell aktivitet är redan igång: Forskare från Columbia/Stanford har startat ett företag för att tillverka BISC-forskningskit, och MIT-teamet har planer på att gå mot kliniska prövningar genom ett startup-bolag. Finansieringskällorna inkluderar US National Institutes of Health och i vissa fall försvarsfinansierade program som länge har stöttat högrisprojekt inom neural ingenjörskonst. Denna blandning påskyndar forskningen men väcker återigen frågor om dubbla användningsområden och styrning av kraftfull hjärn-dator-teknik.

Etik, säkerhet och vad ”trådlöst” egentligen innebär för sinnet

I takt med att implantaten blir mindre och de trådlösa länkarna snabbare, skiftar de etiska frågorna från kirurgisk risk till frågor om integritet, dataägande och kontroll. Enheter med hög bandbredd som BISC medför potentialen att registrera, avkoda och stimulera med hög tidsmässig och rumslig upplösning – förmågor som väcker svåra frågor om vem som kan få tillgång till neurala data, hur de lagras och analyseras, och hur man förhindrar oönskade störningar. Miniatyrimplantat som MOTE eller självlevererande circulatronics utmanar regulatoriska ramverk som förutsätter att enheter är fysiskt spårbara och borttagbara. Forskare och kliniker betonar terapeutiska mål – epilepsikontroll, återhämtning från förlamning, återställd syn – men ingenjörer och etiker uppmanar redan till parallellt arbete med standarder för säkerhet, informerat samtycke och långsiktig uppföljning.

En mångfacetterad framtid för neurala gränssnitt

Det som framträder ur dessa artiklar är inte en enskild vinnare utan en verktygslåda. För vissa tillämpningar – högpresterande styrning av proteser eller kortikal kartläggning för forskning – ser ett chip på wafernivå med hög bandbredd som BISC mest lovande ut. För minimalinvasiv övervakning eller gränssnitt mot organoider och små neurala strukturer skulle optiska mikroenheter av MOTE-typ kunna möjliggöra experiment som tidigare var omöjliga. Och för terapeutisk neuromodulering där kirurgi är ogenomförbart, antyder cell-levererad circulatronics ett radikalt alternativ.

Dessa möjligheter är spännande, men att omvandla dem till säkra och jämlika kliniska teknologier kommer att ta år av ingenjörsarbete, långsiktiga djur- och människo-studier, regulatoriskt arbete och en offentlig debatt om acceptabla användningsområden. Den närmaste framtiden för hjärnimplantat är därför inte ett enskilt miniatyriserat mirakel, utan en växande uppsättning avvägningar som kliniker, tillsynsmyndigheter och samhället måste överväga noggrant.

Källor

• Nature Electronics (forskartiklar om MOTE och BISC)
• Nature Biotechnology (forskarartikel om circulatronics)
• Cornell University (Molnar lab, Cornell NanoScale Facility)
• Columbia University School of Engineering and Applied Science (BISC-samarbete)
• MIT Media Lab / Nano‑Cybernetic Biotrek Lab (circulatronics-forskning)
• DARPA Neural Engineering System Design program